KMU-innovativ Entwicklung eines prozessintegrationsfähigen Messgerätes zur Inline-Analyse von Lithium-Ionen Elektrolyt-Lösungen in der Produktionslinie von Batterien (MIALE)

Motivation
Der steigende Bedarf an aufladbaren Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und zukünftig an Natrium-Ionen-Batterien (SIB) führt zu einer erheblichen Nachfrage an Produktionsanlagen. Diese Anlagen sind kostenintensiv, wozu die Ausrüstung zur Elektrolytbefüllung durch die geforderte höchste Prozesssicherheit wesentlich beiträgt. Es ist aktuell keine Messtechnik zur prozessnahen Analyse bekannt, die eine qualitative oder quantitative Aussage zum Elektrolyt in der Produktion erlaubt. Dies würde eine schnellere Inbetriebnahme, eine höhere Gesamtanlageneffektivität, die Verlängerung der Lebensdauer der Anlage und eine verbesserte Produktqualität ermöglichen.

Ziele und Vorgehen
Ziel des KMU-innovativ Projekts MIALE ist die Entwicklung eines Mittelinfrarot (MIR)-Spektrometers zur Inline-Analyse eingesetzter Elektrolyte für LIB und SIB. Um eine optimale Analyse bei maximierter Signalausbeute durchzuführen, soll das neuartige Spektrometer automatisiert die Probenschichtdicke und Intensität der MIR-Strahlung korrespondierend zu den eingesetzten Elektrolyten verändern können. Dazu ist das MIR-Spektrometer gegen Abrasion stabil, chemisch resistent und in harsche, industrielle Prozesse zu integrieren. Eine Durchflussküvette mit automatisierter Veränderung der Schichtdicke im Mikrometerbereich und eine Leistungselektronik zur Steuerung der Strahlungsintensität mehrerer Strahlungsquellen in Abhängigkeit von der Konzentration einzelner Elektrolytkomponenten wird entwickelt. Die Evaluierung erfolgt an einem kompakten Versuchsaufbau.

Innovationen und Perspektiven
Das MIR-Spektrometer analysiert die Elektrolyt-Qualität erstmals unmittelbar, zerstörungsfrei und in Echtzeit vor der Befüllung. Damit wird dieser Prozess in der Batterieherstellung insgesamt effektiver. Mit den Daten der entwickelten Inline-Analyse können die Prozessschritte während der Elektrolytreinigung und -befüllung wesentlich effizienter gestaltet werden, wodurch die Effizienz der Anlage steigt. Bei erfolgreichem Projektabschluss eröffnet sich die Möglichkeit zur Integration in jetzige und zukünftige Produktionsanlagen.

• IRPC Infrared - Process Control GmbH
• VAF Gesellschaft für Verkettungsanlagen, Automationseinrichtungen und Fördertechnik mbH